(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711175491.3
(22)申请日 2017.11.22
(71)申请人 中国石油大学（华东）
地址 266580 山东省青岛市经济技术开发
区长江西路66号
(72)发明人 罗小明 黄鑫 任静 何利民
吕宇玲 杨东海
(74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限
公司 37221
代理人 赵敏玲
(51)Int.Cl.
C10G 33/02(2006.01)
B01D 19/00(2006.01)
B01D 17/02(2006.01)
B01D 17/06(2006.01)
B01D 17/025(2006.01)
(54)发明名称一种油气水三相静电聚结分离器(57)摘要本发明公开了一种油气水三相静电聚结分离器，包括分离器主体、气液分离模块、高含水聚结模块、低含水聚结模块、供电及控制系统；气液分离模块、高含水聚结模块、低含水聚结模块、供电及控制系统均位于分离器主体内部；气液分离模块竖直插入卧式筒体左侧，高含水聚结模块位于气体分离模块右侧；低含水聚结模块位于高含水聚结模块右侧，所述供电及控制系统位于堰板右侧。本发明油气水三相静电聚结分离器通过气液分离模块、高含水聚结模块、低含水聚结模块以及卧式筒体内的重力沉降模块实现油气水的四级分离设计，一方面大大简化分离工艺，实现集约分离；另一方面能够处理宽含水率范围的油水乳状液，
并且显著提高分离效果。权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 107723020 A 2018.02.23
C N 107723020
A
1.一种油气水三相静电聚结分离器，其特征是，包括分离器主体、气液分离模块、高含水聚结模块、低含水聚结模块、供电及控制系统；
所述分离器主体包括卧式筒体，所述卧式筒体右侧竖直设置堰板，所述堰板左侧的卧式筒体底部设置水出口，所述堰板右侧的卧式筒体底部设置油出口；所述卧式筒体的右端设有电缆引线孔；
所述气液分离模块竖直插入卧式筒体左侧，所述气液分离模块包括立式筒体，所述立式筒体的上部设有水平入口管，所述水平入口管的侧壁与立式筒体的侧壁相切；所述立式筒体的底部设有圆筒形布液构件，所述布液构件的侧面和底面设有若干布液孔；所述立式筒体的上部设有第一捕雾器；所述立式筒体的顶部设有第一气出口管；
所述高含水聚结模块位于卧式筒体内部，所述高含水聚结模块的前、后两端与与卧式筒体的内壁固定连接，所述高含水聚结模块位于气体分离模块右侧；所述高含水聚结模块包括若干高含水聚结模块电极单元，所述高含水聚结模块电极单元包括若干平行设置的第一波纹电极板，相邻第一波纹电极板之间形成 第一流道；
所述低含水聚结模块位于卧式筒体内部，所述低含水聚结模块包括低含水聚结模块电极单元、支架及电导探针；
所述支架位于高含水聚结模块的右侧，所述支架呈矩形框架结构，所述支架的上、下两端与卧式筒体的内部固定连接，所述支架的两长边沿高度方向均布若干绝缘接头，两边对应的绝缘接头上插有电导探针；
所述低含水聚结模块电极单元位于支架右侧，所述低含水聚结模块电极单元的顶部通过第一悬挂绝缘子与卧式筒体内壁固定连接；所述低含水聚结模块电极单元包括若干电极板，所述电极板包括平板电极板和第二波纹电极板，所述平板电极板与第二波纹电极板交替平行设置，所述平板电极板与第二波纹电极板之间形成第二流道；所述平板电极板接高压，所述第二波纹电极板接地；所述电导探针与电极板一一对应；
所述供电及控制系统位于卧式筒体内部，所述供电及控制系统位于堰板右侧，所述供电及控制系统顶部通过第二悬挂绝缘子与卧式筒体内壁固定连接；所述供电及控制系统包括变压器，所述变压器内部设有控制器；所述变压器通过电缆引线孔接入低压电缆；所述变压器通过第一高压电缆、第一低压电缆与高含水聚结模块进行电连接，所述变压器通过第二高压电缆、第二低压电缆与低含水聚结模块进行电连接，
所述控制器通过信号线与电导探针进行连接。
2.如权利要求1所述的一种油气水三相静电聚结分离器，其特征是，所述水平入口管的横截面呈圆形。
3.如权利要求1所述的一种油气水三相静电聚结分离器，其特征是，所述卧式筒体的右侧上部设有第二捕雾器，所述第二捕雾器的上部设有第二气出口管，所述第一气出口管与第二气出口管相连通。
4.如权利要求1所述的一种油气水三相静电聚结分离器，其特征是，所述高含水聚结模块电极单元由环氧树脂浇注而成。
5.如权利要求1所述的一种油气水三相静电聚结分离器，其特征是，所述平板电极板与第二波纹电极板表面涂敷致密绝缘层。
6.如权利要求1所述的一种油气水三相静电聚结分离器，其特征是，所述电导探针的安
装位置低于相应电极板一个第二流道宽度。
一种油气水三相静电聚结分离器
技术领域
[0001]本发明属于油气集输系统多相分离技术领域，具体涉及一种油气水三相静电聚结分离器，适用于陆地及海上油田采出液油气水分离工艺中，实现气液分离和油水破乳，具有结构紧凑、适用范围广、分离效率高和能量利用充分的优点。
背景技术
[0002]目前我国大部分油田主要采用重力式三相分离器和电脱水器相结合的方式进行气液分离和原油破乳。但随着油田逐渐进入开发中后期，采出液的含水率急剧升高；同时，化学驱等三次采油技术的广泛应用严重加剧了原油的乳化，给油水分离带来了极大的挑战。基于重力沉降原理的三相分离器很难对乳化程度高的原油乳状液进行有效的破乳分离，并严重影响后续电脱水器的使用。
[0003]传统电脱水器通过对金属裸电极施加高压电，利用极化效应促进水滴相互靠近，提高水滴的碰撞频率和强度，强化油中水滴的聚并，在处理低含水原油乳状液方面效果显著。但在电脱水器中，水滴的静电聚结过程和重力沉降过程是同步进行的，为保证分离效果，需维持层流流态，从而致使处理设备容积较大，分离效率难以进一步提高。同时，由于上游重力式三相分离器处理后原油的高含水率和高电导率，一方面导致电脱水器原有体积不能满足油水乳状液的停留时间要求，另一方面使用金属裸电极导致频繁出现“垮电场”现象，不能保证电脱水器安全稳定进行。
[0004]美国专利US7749459B2公开了一种置于传统重力式分离器入口处的静电聚结装置。该装置由环氧
基树脂对沿着流体流动方向排列的管状通道、平板电极以及变压器进行浇注而成。该装置在不增加原分离器体积的同时能够高效处理高含水原油，但经该装置处理后的原油仍达不到外输要求，需要进一步进行深度脱水处理，且未认识到介电泳聚结对不带电水滴静电聚结的重要性。中国专利CN102746876B公开了一种静电聚结原油脱水器。该脱水器分为两个腔室，第一个腔室中设置垂直悬挂的带有绝缘层的圆柱形电极，在水平面上按正方形网格点阵式排列；第二腔室设置传统电脱水器中的裸电极。油水乳状液经过两级静电聚结脱水作用，显著降低出口原油的含水率。但是该装置仅在第一腔室静电聚结过程中考虑了介电泳现象，第二腔室的静电聚结效果无法保证，且没有精确的水层监控系统，第二腔室金属裸电极的安全性不能得到保证，同时变压器外置，高压电路致使危险性增加。
[0005]综上，针对传统三相分离工艺中分离效率低、电极易击穿，无法有效处理高乳化程度、高含水原油乳状液等问题，有必要发明一种对高乳化、高含水原油乳状液破乳处理效果显著，适用于陆地及海上油田采出液的油气水三相分离装置。
发明内容
[0006]本发明目的是提供一种油气水三相静电聚结分离器，结合高含水和低含水静电聚结模块设计，能够充分利用湍流脉动和介电泳现象强化水滴聚结，具有工作稳定、结构紧
凑、占地面积小、分离效率高、能量消耗低的优点，适用于陆地及海上油田采出液油气水三相分离；能
够有效进行气液分离，高乳化程度、高含水原油乳状液破乳分离，并且能够克服“垮电场”现象。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种油气水三相静电聚结分离器，包括分离器主体、气液分离模块、高含水聚结模块、低含水聚结模块、供电及控制系统；[0008]所述分离器主体包括卧式筒体，所述卧式筒体右侧竖直设置堰板，所述堰板左侧的卧式筒体底部设置水出口，所述堰板右侧的卧式筒体底部设置油出口；所述卧式筒体的右端设有电缆引线孔；
[0009]所述气液分离模块竖直插入卧式筒体左侧，所述气液分离模块包括立式筒体，所述立式筒体的上部设有水平入口管，所述水平入口管的侧壁与立式筒体的侧壁相切；所述立式筒体的底部设有圆筒形布液构件，所述布液构件的侧面和底面设有若干布液孔；所述立式筒体的上部设有第一捕雾器；所述立式筒体的顶部设有第一气出口管；
[0010]所述高含水聚结模块位于卧式筒体内部，所述高含水聚结模块的前、后两端与与卧式筒体的内壁固定连接，所述高含水聚结模块位于气体分离模块右侧；所述高含水聚结模块包括若干高含水聚结模块电极单元，所述高含水聚结模块电极单元包括若干平行设置的第一波纹电极板，相邻第一波纹电极板之间形成第一流道；
[0011]所述低含水聚结模块位于卧式筒体内部，所述低含水聚结模块包括低含水聚结模块电极单元、支架及电导探针；
[0012]所述支架位于高含水聚结模块的右侧，所述支架呈矩形框架结构，所述支架的上、下两端与卧式筒体的内部固定连接，所述支架的两长边沿高度方向均布若干绝缘接头，两边对应的绝缘接头上插有电导探针；
[0013]所述低含水聚结模块电极单元位于支架右侧，所述低含水聚结模块电极单元的顶部通过第一悬挂绝缘子与卧式筒体内壁固定连接；所述低含水聚结模块电极单元包括若干电极板，所述电极板包括平板电极板和第二波纹电极板，所述平板电极板与第二波纹电极板交替平行设置，所述平板电极板与第二波纹电极板之间形成第二流道；所述平板电极板接高压，所述第二波纹电极板接地；所述电导探针与电极板一一对应；
[0014]所述供电及控制系统位于卧式筒体内部，所述供电及控制系统位于堰板右侧，所述供电及控制系统顶部通过第二悬挂绝缘子与卧式筒体内壁固定连接；所述供电及控制系统包括变压器，所述变压器内部设有控制器；所述变压器通过电缆引线孔接入低压电缆；所述变压器通过第一高压电缆、第一低压电缆与高含水聚结模块进行电连接，所述变压器通过第二高压电缆、第二低压电缆与低含水聚结模块进行电连接，所述控制器通过信号线与电导探针进行连接。
[0015]优选的，所述水平入口管的横截面呈圆形。
[0016]优选的，所述卧式筒体的右侧上部设有第二捕雾器，所述第二捕雾器的上部设有第二气出口管，
所述第一气出口管与第二气出口管相连通。
[0017]优选的，所述高含水聚结模块电极单元由环氧树脂浇注而成。
[0018]优选的，所述平板电极板与第二波纹电极板表面涂敷致密绝缘层。
[0019]优选的，所述电导探针的安装位置低于相应电极板一个第二流道宽度。
[0020]油气水三相静电聚结分离器，其工作过程及相应原理为：
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